(57)【要約】【課題】目標絞り値がステップ数に対応する絞り値と一致しないときに目標絞り値のズレを補正することが可能な撮像装置を提供する。【解決手段】撮像装置は、撮像素子１４への電荷の蓄積時間であるＴｖ値を変化させるシャッター１２と、絞り３１２をステップ毎に駆動するステッピングモータ３４１と、ステッピングモータのステップ数と絞りのＡｖ値との関係３１を格納するメモリ３０と、測光結果に基づいて設定される前記絞りの絞り値の目標値である第１の値が前記関係における前記ステップ数に対応した前記絞り値ではない場合、前記ステップ数に対応する絞り値である第２の値を選択し、露出値を算出する際に前記第１の値と前記第２の値との差分をＴｖ値とＳｖ値の少なくとも一方を使用して補正し、補正された露出値と感度で前記撮像素子を露光する露光制御手段と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学像を光電変換する撮像素子と、
前記撮像素子への電荷の蓄積時間である露光時間を変化させるシャッターと、
前記撮像素子へ入射する光量を調整する絞りと、
前記絞りをステップ毎に駆動するステッピングモータと、
前記ステッピングモータのステップ数と前記絞りの絞り値との関係を格納するメモリと、
測光結果に基づいて設定される前記絞りの絞り値の目標値である第１の値が前記関係における前記ステップ数に対応した前記絞り値ではない場合、前記ステップ数に対応する絞り値である第２の値を選択し、露出値を算出する際に前記第１の値と前記第２の値との差分を前記露光時間と感度の少なくとも一方を使用して補正し、補正された露出値と感度で前記撮像素子を露光する露光制御手段と、
を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記露光制御手段は、測光結果に基づいて算出された適正露出値を得られるように前記第１の値と前記第２の値との差分に基づいて前記露光時間を補正し、前記第２の値に対応する絞り位置と前記補正された露光時間とを用いて前記撮像素子を露光することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記露光制御手段は、測光結果に基づいて、適正感度と、前記第１の値と所定の露光時間とから得られる適正露出値とを算出し、前記第１の値と前記第２の値との差分に基づいて前記適正感度を補正し、前記第２の値に対応する絞り位置と前記所定の露光時間と前記補正された適正感度とを用いて前記撮像素子を露光することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記第２の値は、前記関係において前記第１の値に最も近い前記ステップ数に対応する絞り値であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか1項に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、予め目標値からの露光ズレ量に対応した測光値をテーブルに保存し、その時の露光条件の測光値と比較することにより露出ズレ量を求め、最終的に与える露出シフト量を算出する撮像装置を提案している。これにより、適正露出値であるＥＶ値（ｅｘｐｏｓｕｒｅ ｖａｌｕｅ）の演算にかかる全体の時間を短縮することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１６３４３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１は、テーブルによって露出条件を一義的に決めて演算時間を短縮している。しかしながら、絞りはステッピングモータによってステップ駆動されるため、目標絞り値であるＡｖ値（ａｐｅｒｔｕｒｅ ｖａｌｕｅ）がステップ数に対応する絞り値と一致しない場合には誤差が発生し、撮像性能が低下する。なお、Ａｖ値と露光時間であるＴｖ値（ｔｉｍｅ ｖａｌｕｅ）の和がＥＶ値となることは知られている。
【０００５】
本発明の例示的な目的は、目標絞り値がステップ数に対応する絞り値と一致しないときに目標絞り値のズレを補正することが可能な撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の撮像装置は、光学像を光電変換する撮像素子と、前記撮像素子への電荷の蓄積時間である露光時間を変化させるシャッターと、前記撮像素子へ入射する光量を調整する絞りと、前記絞りをステップ毎に駆動するステッピングモータと、前記ステッピングモータのステップ数と前記絞りの絞り値との関係を格納するメモリと、測光結果に基づいて設定される前記絞りの絞り値の目標値である第１の値が前記関係における前記ステップ数に対応した前記絞り値ではない場合、前記ステップ数に対応する絞り値である第２の値を選択し、露出値を算出する際に前記第１の値と前記第２の値との差分を前記露光時間と感度の少なくとも一方を使用して補正し、補正された露出値と感度で前記撮像素子を露光する露光制御手段と、を有することを特徴とする
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、目標絞り値がステップ数に対応する絞り値と一致しないときに目標絞り値のズレを補正することが可能な撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態の撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の露出制御及び絞り駆動の動作を示すフローチャートである。（実施例１）
【図３】本発明の露出制御及び絞り駆動の動作を示すフローチャートである。（実施例２）
【図４】ステップ数とＡｖ値との関係の一例である。（実施例１、２）
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、本実施形態のカメラシステム（撮像装置）のブロック図である。カメラシステムは、交換レンズ（レンズユニット、レンズ鏡筒）３００が着脱可能に装着される撮像装置としてのデジタル一眼カメラ（以下、「カメラ本体」という）１００から構成されている。なお、本発明は、交換レンズが一体型の撮像装置や、デジタルカメラ、監視カメラ、ビデオカメラなどの各種の撮像装置に適用することができる。
【００１０】
１０６、３０６はカメラ本体１００と交換レンズ３００とを機械的に結合させるカメラマウントとレンズマウントである。１２２、３２２はカメラ本体１００と交換レンズ３００との間で電気的な通信を可能とさせるためのカメラコネクタとレンズコネクタである。
【００１１】
１２０はカメラコネクタ１２２を後述するカメラ制御部５０に接続するインターフェースであり、３２０はレンズコネクタ３２２を後述するレンズ制御部３５０に接続するインターフェースである。これにより、撮像装置１００と交換レンズ３００との間で制御信号、状態信号、データ信号等を送受信すると共に、各種電圧の電流を撮像装置１００から交換レンズ３００に供給することができる。コネクタ１２２、３２２は電気通信のみならず、光通信、音声通信等を伝達してもよい。
【００１２】
カメラ本体１００は、シャッター１２、撮像素子１４、Ａ／Ｄ変換器１６、タイミング発生部１８、画像処理部２０、メモリ制御部２２、画像表示メモリ２４、画像表示部２９、メモリ３０、圧縮伸長部３２、シャッター制御部４０、カメラ制御部５０を有する。
【００１３】
シャッター１２は撮像素子１４の露光時間（電荷の蓄積時間）を変化させ、シャッター制御部４０によって開閉駆動される。
【００１４】
撮像素子１４は、交換レンズ３００、シャッター１２を通過した被写体像を受光する。撮像素子１４は、被写体像を所定時間に亘って露光し、光学像を光電変換により電気信号に変換して出力し、ＣＣＤやＣＭＯＳなどから構成される。
【００１５】
Ａ／Ｄ変換器１６は撮像素子１４のアナログ信号出力をデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器１６のデータが画像処理部２０、メモリ制御部２２を介して、或いはＡ／Ｄ変換器１６のデータが直接メモリ制御部２２を介して、画像表示メモリ２４やメモリ３０に書き込まれる。
【００１６】
タイミング発生部１８は撮像素子１４、Ａ／Ｄ変換器１６、カメラ制御部５０にクロック信号や制御信号を供給し、メモリ制御部２２及びカメラ制御部５０により制御される。また、タイミング発生部１８の制御信号は、カメラ制御部５０にも入力され、カメラ制御部５０は撮像制御のタイミングを知ることができる。
【００１７】
画像処理部２０は、Ａ／Ｄ変換器１６からのデータ或いはメモリ制御部２２からのデータに対して所定の画素補間処理や色変換処理を行う。画像処理部２０は、連続する２つの画像を使ってフレーム間の相関のズレ量とその方向を求めたり、必要に応じて、撮像した画像データを用いて所定の演算処理を行い、得られた演算結果に基づいてＡＷＢ（オートホワイトバランス）処理を行ったりする。
【００１８】
メモリ制御部２２は、Ａ／Ｄ変換器１６、タイミング発生部１８、画像処理部２０、画像表示メモリ２４、メモリ３０、圧縮伸長部３２を制御する。画像表示部２９は、ＴＦＴ ＬＣＤ等から構成され、撮像素子１４によって取得された被写体像をユーザが視認可能に表示する。
【００１９】
メモリ３０は、撮影した静止画像や動画像を格納する。メモリ３０はカメラ制御部５０の作業領域としても使用可能である。本実施形態のメモリ３０は、交換レンズ３００の後述するステッピングモータ３４１のステップ数と交換レンズ３００の後述する絞り３１２のＡｖ値との関係も格納している。かかる関係は、表（テーブル）、グラフ、関数（数式）など形式は限定されない。
【００２０】
図４は、ステップ数とＡｖ値との関係３１の一例である。図４において、横軸は絞り３１２の位置（ステッピングモータ３４１の何ステップ目にいるか）を表すステップ数であり、左側から右側へＳ０、Ｓ１、Ｓ２、・・・と設定されている。縦軸は、Ａｖ値であり、下側から上側にＡｖ０、Ａｖ１、Ａｖ２・・・と設定され、下側が開放（Ｏｐｅｎ）側で上側が最小絞り（Ｃｌｏｓｅ）側である。
【００２１】
図４に示すように、関係３１は設計値は実線で示す線形であるが、実際にはヒステリシスとなる。絞り３１２が開放側から最小絞り側に駆動されている時には二点鎖線を辿り、絞り３１２が最小絞り側から開放側に駆動されている時には点線を辿ることになる。そして、設計値の直線によれば、ｎを０、１、・・・とすれば、ステップ数ＳｎとＡｖｎが対応しているが、実際の絞り駆動では、対応していない、即ち、目標とするＡｖ値が必ずしもステップ数に対応する絞り値に一致しないことが分かる。
【００２２】
圧縮伸長部３２は、適応離散コサイン変換（ＡＤＣＴ）等により画像データを圧縮伸長し、メモリ３０に格納された画像を読み込んで圧縮処理或いは伸長処理を行い、処理を終えたデータをメモリ３０に書き込む。
【００２３】
カメラ制御部５０は撮像装置１００全体を制御し、ＣＰＵなどのマイクロコンピュータから構成される。カメラ制御部５０は、測光結果に基づいて適正露出値であるＥＶ値とＩＳＯ適正感度であるＳｖ値（ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  ｖａｌｕｅ）を設定し、適正露出値と適正感度で撮像素子１４を露光する露光制御手段として機能する。また、カメラ制御部５０は適正絞り値に基づいて後述する絞り３１２を駆動制御する。
【００２４】
画像処理部２０の演算結果には被写体像の輝度情報が含まれる。この輝度情報に基づいてカメラ制御部５０は、絞り３１２の絞り値、シャッター１２の開閉のタイミング、および撮像素子１４の蓄積時間を算出し制御を行う（ＡＥ（自動露出）処理）。
【００２５】
なお、カメラ制御部５０は、画像処理部２０の演算結果である輝度の情報でなく、別測光部を有し、その測光部からの被写体像の輝度の情報に基づいて上述の算出や制御を行ってもよい。
【００２６】
カメラ本体１００において、６２、６４、７０は、カメラ制御部５０の各種の動作指示を入力するための操作手段であり、スイッチやダイアル、タッチパネル等の単数或いは複数の組み合わせで構成される。
【００２７】
６２はＳＷ１スイッチで、不図示のシャッターボタンの操作途中でＯＮとなり、ＡＦ（オートフォーカス）処理、ＡＥ処理、ＡＷＢ処理等の動作開始を指示する。
【００２８】
６４はＳＷ２スイッチで、不図示のシャッターボタンの操作完了でＯＮとなる。それに応じて、カメラ制御部５０は、撮像素子１４から読み出した信号をＡ／Ｄ変換器１６、メモリ制御部２２を介してメモリ３０に画像データを書き込む（露光処理）。また、カメラ制御部５０は、画像処理部２０やメモリ制御部２２での演算を用いた現像処理を行い、メモリ３０から画像データを読み出し、圧縮伸長部３２で圧縮を行う。
【００２９】
操作部７０は、撮影モード（プログラム、Ａｖ優先、Ｔｖ優先、マニュアル等の各種）を切り換えると共に、画像の撮影パラメータ（Ｔｖ、Ａｖ、Ｓｖ：ＩＳＯ）を変更する。
【００３０】
交換レンズ３００は、撮影レンズ（撮影光学系）３１０と、絞り３１２と、各種の制御手段を有する。
【００３１】
撮影レンズ３１０は、不図示のフォーカスレンズを含む複数のレンズユニットを有し、物体の光学像を形成する。撮影レンズ３１０を通過した光線は、絞り３１２、シャッター１２を介して、被写体像として撮像素子１４上に結像する。
【００３２】
絞り３１２は、撮像素子１４に入射する光量を調整し、複数の絞り羽根を有する。
【００３３】
各種の制御手段は、絞り制御部３４０、フォーカス制御部３４２、レンズ制御部３５０を含むが、これらに限定されるものではない。
【００３４】
絞り制御部３４０は、カメラ制御部５０により算出された絞り値を含む制御信号に基づいて、絞り３１２を駆動制御する。より詳細には、カメラ制御部５０からの制御信号がカメラコネクタ１２２とレンズコネクタ３２２を介してレンズ制御部３５０に送信され、これに応答してレンズ制御部３５０が絞り制御部３４０に制御信号を送る。
【００３５】
絞り制御部３４０は、駆動手段としてのステッピングモータ３４１に接続されている。このため、絞り３１２の絞り羽根はステッピングモータ３４１によってステップ毎（段階的）に駆動され、光通過口となる開口面積（絞り口径）を変化され、光量が調整される。しかしながら、従来は、目標絞り値であるＡｖ値がステップに対応した絞り値と一致しない場合には誤差が発生し、適正露出値であるＥＶ値に誤差が含まれる結果、撮像性能が低下するという問題が発生していた。
【００３６】
なお、本実施例の絞り制御部３４０は、交換レンズ３００内に設けられているが、撮像装置１００に設けられていてもよい。
【００３７】
フォーカス制御部３４２は、自動焦点調節（ＡＦ）を行う際に、撮影レンズ３１０のフォーカスレンズを点線矢印で示す光軸方向の合焦位置に移動させる。
【００３８】
レンズ制御部３５０は交換レンズ３００全体を制御し、ＣＰＵなどのマイクロコンピュータから構成される。レンズ制御部３５０は、動作用の定数、変数、プログラム等を記憶するメモリの機能を備えている。また、レンズ制御部３５０は、交換レンズ３００に固有の番号等の識別情報、管理情報、開放絞り値や最小絞り値、焦点距離等の機能情報、現在や過去の各設定値などを保持する不図示の不揮発メモリの機能も備えている。
【００３９】
以下、本発明の実施例を、添付図面を参照して説明する。なお、実施例１、２の構成は図１に示すカメラシステムの構成と同様である。
【実施例１】
【００４０】
図２は、実施例１の露出制御及び絞り駆動の動作を示すフローチャートであり、Ｓは「ステップ」の略である。図２に示すフローチャートはコンピュータに各ステップの機能を実現させるためのプログラムとして具現化可能であり、本実施例では、カメラ制御部５０が各ステップを行う。
【００４１】
図２において、カメラ制御部５０は、露出制御の指示を、ＳＷ１スイッチ６２を介して受け付けると（Ｓ５０１）、メモリ３０から関係３１を取得するとともにレンズ制御部３５０から絞り３１２の駆動方向と位置の情報を取得する（Ｓ５０２）。具体的には、カメラ制御部５０は、図４の関係３１の開放側から最小絞り側または最小絞り側から開放側のどちらに駆動されているか、何ステップ目にいるかの情報を取得する。なお、本実施例では、絞り３１２は開放側から最小絞り側の方向に駆動されて、Ｓ９の位置が初期位置（図４に示す黒四角の位置）であるものとする。
【００４２】
カメラ制御部５０は、関係３１から（ヒステリシスを考慮して）、このときのＡｖ値に基づき測光を行い（Ｓ５０３）、適正露出値ＥＶ（ｘ）＝目標絞り値Ａｖ（ｘ）＋適正露光時間Ｔｖ（ｘ）と適正感度Ｓｖ（ｘ）を算出する（Ｓ５０４）。次に、カメラ制御部５０は、このときの目標絞り値Ａｖ（ｘ）（図４に示す黒丸）がステップ数に対応する絞り値に一致するかを判定する（Ｓ５０５）。ステップ数に対応する絞り値に一致するときは、露出値ＥＶ（ｘ）＝Ａｖ（ｘ）＋Ｔｖ（ｘ）と感度Ｓｖ（ｘ）で撮像素子１４を露光する（Ｓ５０６）。ここで、ステップ数に対応する絞り位置とは、離散的なステップモータの停止位置に対応する絞り位置のことである。
【００４３】
一方、カメラ制御部５０は、目標絞り値Ａｖ（ｘ）がステップ数に対応する絞り値に一致しないときは絞り値の目標値である第１の値のＡｖ（ｘ）に最も近いステップ数に対応する絞り値である第２の値のＡｖ（ｘ＋α）を持つステップＳ（ｘ＋ｎ）を選択する。そのとき第１の値と第２の値との差分に対応する補正量を、Ａｖ（ｘ＋α）−Ａｖ（ｘ）＝ΔＡｖ＝ΔＴｖによって算出し（Ｓ５０７）、露出値ＥＶ（ｘ）＝Ａｖ（ｘ＋α）＋Ｔｖ（ｘ）＋ΔＴｖと感度Ｓ（ｘ）にて撮像素子１４を露光する（Ｓ５０８）。
【００４４】
このように、適正露光時間Ｔｖ（ｘ）を補正することで、Ａｖ（ｘ）がステップ数に対応する絞り値に一致しないときでも、適正露出値と適正感度で撮像素子１４を露光することができる。
【００４５】
ここで、ΔＡｖ＝ΔＴｖとしているが、これはΔＡｖに対応するΔＴｖを取得するという意味である。この対応関係は実験やシミュレーション等によって求めてもよいし、計算により導出してもよい。また得られた対応関係はデータとして保持してもよいし、所定の関数を保持しておき得られたΔＡｖからΔＴｖを算出してもよい。
【００４６】
図４においては、Ａｖ（ｘ）がＳ３とＳ４の間に存在し、ステップ数に対応する絞り値に一致しないので、カメラ制御部５０は、例えばＡｖ（ｘ）の最小絞り側で最も近い絞り値を持つステップＳ４を選択し、補正量ΔＴｖを算出する。しかし、本発明はこれに限定されず、カメラ制御部５０は、例えばＡｖ（ｘ）の開放側で最も近い絞り値を持つステップＳ３を選択し、補正量ΔＴｖを算出してもよい。
【実施例２】
【００４７】
図３は、実施例２の露出制御及び絞り駆動の動作を示すフローチャートであり、Ｓは「ステップ」の略である。図３に示すフローチャートはコンピュータに各ステップの機能を実現させるためのプログラムとして具現化可能であり、本実施例では、カメラ制御部５０が各ステップを行う。また、実施例２も、図４に示す関係３１を使用する。
【００４８】
図３において、Ｓ５０１からＳ５０６までは図２と同様であるため、説明を省略する。Ｓ５０５において、Ａｖ（ｘ）がステップ数に対応する絞り値に一致しないときは、カメラ制御部５０は、Ａｖ（ｘ）に最も近いステップ数に対応する絞り値である第２の値のＡｖ（ｘ＋α）を持つステップＳ（ｘ＋ｎ）を選択する。そして、カメラ制御部５０は、その時の露光量の差分Ａｖ（ｘ＋α）−Ａｖ（ｘ）＝ΔＡｖ＝ΔＳｖとなる補正量（ΔＳｖ）を算出し（Ｓ５１７）、露出値ＥＶ（ｘ）＝Ａｖ（ｘ＋α）＋Ｔｖ（ｘ）と感度Ｓｖ（ｘ）＋ΔＳｖにて露光（露出）する（Ｓ５１８）。
【００４９】
ここで、ΔＡｖ＝ΔＳｖとしているが、これはΔＡｖに対応するΔＳｖを取得するという意味である。この対応関係は実験やシミュレーション等によって求めてもよいし、計算により導出してもよい。また得られた対応関係はデータとして保持してもよいし、所定の関数を保持しておき得られたΔＡｖからΔＳｖを算出してもよい。
【００５０】
図４においては、Ａｖ（ｘ）がＳ３とＳ４の間に存在し、ステップ数に対応する絞り値に一致しないので、カメラ制御部５０は、例えばＡｖ（ｘ）の最小絞り側で最も近い絞り値を持つステップＳ４を選択し、補正量ΔＳｖを算出する。しかし、本発明はこれに限定されず、カメラ制御部５０は、例えばＡｖ（ｘ）の開放側で最も近い絞り値を持つステップＳ３を選択し、補正量ΔＳｖを算出してもよい。
【００５１】
なお、補正量をΔＴｖとΔＳｖの両方を含んでいてもよいため、Ａｖ値のズレはＴｖ値とＳｖ値の少なくとも一方で補正すれば足りる。
【００５２】
実施例１、２によれば、目標絞り値がステップに対応する値でないときに、ステップ数とＡｖ値とのヒステリシスの関係３１に基づいて、Ａｖ値のズレをＴｖ値とＳｖ値の少なくとも一方で補正するため、露光量を補正することができる。更に、適正露光をする上で、駆動ステップ間に存在するＡｖ値が適正であると算出されても、最も近いステップ数に対応する絞り値のＡｖ値からのズレ分をＴｖ及びＳｖで補正し、適正露出値を高精度に求めることが可能である。
【００５３】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
撮像装置は、たとえば、デジタルカメラ、監視カメラ、ビデオカメラなどの各種の撮像装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１４…撮像素子、３０…メモリ、３１…関係、５０…カメラ制御部、１００…カメラ本体（撮像装置）、３１２…絞り、３４１…ステッピングモータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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